機械原理課程設計說明書

1、牛頭刨床設計說明書姓名: 鄭同政 學號: 20110501310037 組別: 第十一組 指導老師: 李 粵 2013年6月 目錄一、概述.31. 設計目的.32. 設計任務.33. 設計方法.3二、牛頭刨床機構(gòu)簡介5三、設計數(shù)據(jù).5四 設計要求.61 導桿運動分析.62 凸輪機構(gòu)設計. 83 齒輪機構(gòu)設計.8五 設計說明.8一 導桿機構(gòu)設計說明.8二 凸輪機構(gòu)設計說明.13三 齒輪機構(gòu)設計說明.17六 方案分析及其評價.20 一、概述1. 設計目的 機械原理課程設計是培養(yǎng)學生掌握機械系統(tǒng)運動方案設計能力的技術基礎課程，它是機械原理課程學習過程中的一個重要實踐環(huán)節(jié)。機械原理課程設計目的在于鞏固

2、和加深所學的理論知識，培養(yǎng)學生獨立解決有關本課程實際問題的能力，使學生對于常用機構(gòu)（連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)和齒輪機構(gòu)）設計和運動分析有比較完整的認識，。以及熟悉機械系統(tǒng)設計的步驟及方法，其中包括選型、運動方案的確定、運動學和動力學的分析和整體設計等，進一步提高設計計算和解決工程技術問題的能力。2. 設計任務本課程設計的任務是對牛頭刨床的機構(gòu)選型，運動方案的確定；對導桿機構(gòu)進行運動分析和動態(tài)靜力分析。并在此基礎上確定飛輪慣量，設計牛頭刨床上的凸輪機構(gòu)和齒輪機構(gòu)。具體參數(shù)：1） 為了提高工作效率，在空回程時刨刀快速退回即要有急回運動形成速比系數(shù)在1.4左右。2） 為了提高刨刀的使用壽命和工件表面的加工

3、質(zhì)量，在工件行程時刨刀速度要平穩(wěn)，切削階段刨刀應近似勻速運動。3） 曲柄轉(zhuǎn)速在60r/min，刨刀的行程h在300mm左右為好，切削阻力約7000n,其變化規(guī)律如圖b所示。3. 設計方法 機械原理課程設計方法大致可以分為圖解法和解析法。圖解法幾何概念較清晰直觀；解析法精度較高，本設計主要用圖解法進行設計。二、牛頭刨床機構(gòu)簡介牛頭刨床是一種用于平面切削加工的機床，如上圖所示，電動機經(jīng)皮帶和齒輪傳動，帶動曲柄2 和固接在其上的凸輪8。刨床工作時，由導桿機構(gòu)2-3-4-5-6帶動滑枕6和刨刀7作往復運動。頭右行時，刨刀進行切削成為工作行程，此時要求速度較低并且比較均勻，以減少電動機容量和提高切削質(zhì)量

4、，刨頭左行時，刨刀不切削，稱會行程，此時要求速度較高，提高生產(chǎn)率。為此，刨創(chuàng)應有急回作用的導桿機構(gòu)。刨刀每秒每切削完一次，利用空回行程的時間，凸輪8 通過四桿機構(gòu)1-9-10-11與棘輪帶動螺旋機構(gòu)，使工作臺連同工件作一次 進給運動，以便抱到繼續(xù)切削 。刨頭在工作行程，受到很大的切削阻力（在竊笑的前后各有一段約5h的空刀距離，見圖b ），而空回行程幾乎沒有阻力。因此刨頭在整個運動循環(huán)中，手里變化很大，這就影響了株洲的勻速運轉(zhuǎn)，故需要安裝飛輪來 見效主軸的速度波動，以提高切削質(zhì)量和減小電動機的容量。 3、 設計數(shù)據(jù)設計內(nèi)容導 桿 機 構(gòu) 的 運 動 分 析導桿機構(gòu)的動態(tài)靜力分析符 號n2l020

5、4l02al04blbcl04s4xs6ys6g4g6pyfjs4單位r/minmmnmmkgm2方案1603801105400.25l04b0.5l04b240502007007000801.1方案264350905800.3l04b0.5l04b200502208009000801.2方案3724301108100.36l04b0.5l04b1804022062080001001,。2四 設計要求 圖2 曲柄位置圖2 凸輪機構(gòu)設計3 齒輪機構(gòu)設計已知， 電動機，曲柄機構(gòu)的轉(zhuǎn)速n0 ,n2,皮帶輪直徑為d0d0，某些齒輪的齒數(shù)z,模數(shù)為m，分度圓壓力角a為20；齒輪為正常齒制，工作情況為開式

6、傳動。要求 計算齒輪z2的齒數(shù)，選擇齒輪副z1-z2變位系數(shù)，計算該齒輪對傳動的各部分尺寸，以2號圖紙繪制之論傳動嚙合圖五 設計說明一 導桿機構(gòu)設計要求 設計內(nèi)容導桿的運動分析符 號n2l0204l02al04blbcl04s4xs6ys6單位r/minmm方案603801105400.25l04b0.5l04b240待添加的隱藏文字內(nèi)容3501）運動簡圖2) 拆分桿組該六桿機構(gòu)可看成由級機構(gòu)、一個rpr級基本組和一個rrp級基本組組成的，即可將機構(gòu)分解成圖示三部分。1速度分析：因構(gòu)件2和3在a處的轉(zhuǎn)動副相連，故va2=va3，其大小等于w2lo2a，方向垂直于o2 a線，指向與2一致。a3=

7、a2=2n/60lo2a=20.11m/s=0.6908m/s（o2a）取構(gòu)件3和4的重合點a進行速度分析。列速度矢量方程，得 a4 = a3 + a4a3 大小 ? ? 方向 o4a o2a o4b取速度極點p，速度比例尺uv=0.02(m/s)/mm ,作速度多邊形如圖圖2-2則由圖2-2知，a4=1=63.00.01m/s=0.63m/s4=a4/ lo4a=0.63/0.282 rad/s=2.23 rad/sb=4 lo4b=2.230.54=1.26m/sva4a3=v=250.01m/s=0.25m/s取5構(gòu)件作為研究對象，列速度矢量方程，得 c = b + cb 大小 ? ?

8、方向 xx o4b bc 有 c= 1=125.50.01m/s=1.255m/s5 =cb/lcb=0.0113/0.135 rad/s=0.963 rad/s2.加速度分析：取曲柄位置“7”進行加速度分析。因構(gòu)件2和3在a點處的轉(zhuǎn)動副相連，故=,其大小等于22lo2a,方向由a指向o2。=22lo2a=40.11m/s2=4.338m/s =4lo4a=2.230.282=1.40m/saa4a3k = 24va4 a3 =22.230.251.115m/sacb =5 lbc = 0.963 0.135=0.1252m/s取3、4構(gòu)件重合點a為研究對象，列加速度矢量方程得： aa4 =

9、+ aa4t = aa3n + aa4a3k + aa4a3r大小: 42lo4a ? 24a4 a3 ?方向： ao 4 o4a ao2 o4b（向右下） o4a取加速度極點為p,加速度比例尺ua=0.05（m/s）/mm,作加速度多邊形 2-3則由圖 aa4 =ua =160.1m/s2 =1.6 m/s用加速度影象法求得 ab = 0.130.6=3.06m/sas4 =0.5 ab =0.53.06m/s =1.53 m/s4= aa4t/ lo4a=0.14/0.282=1.418rad/s（順時針） 取5構(gòu)件為研究對象,列加速度矢量方程,得 ac= ab + acbn + a cb

10、t大小 ? ？方向 xx cb bcac =ua =370.1m/s2= 3.7 m/sa5 = a cbt/cb =0.140.135 rad/s2=2.963 rad/s，ua=0.02（m/s）/mm,1. 刨頭位移曲線圖由全組員繪制出的圖可得到滑塊c距離左極限的位移隨角度的變化畫出刨頭運動軌跡曲線圖如下 位移圖 加速度圖 速度圖二 凸輪機構(gòu)設計說明1、 凸輪設計要求 根據(jù)牛頭刨床導桿機構(gòu)結(jié)構(gòu)選定凸輪軸徑30mm。凸輪基圓直徑大于或等于軸徑的2倍凸輪滾子半徑等于基圓半徑的0.2倍。繪制凸機構(gòu)從動件位移、速度、加速度線圖根據(jù)反轉(zhuǎn)法原理繪制凸輪輪廓。2、 凸輪機構(gòu)的計算參數(shù)方案lo9d010

11、30211540125761075根據(jù)以上數(shù)據(jù)及運動規(guī)律得運動方程如下推程過程運動規(guī)律為：回程運動規(guī)律為：3、角速度曲度線圖、角加速曲度線圖凸輪機構(gòu)圖與關系圖 角速度變化曲線圖 加速度變化曲線圖三 齒輪機構(gòu)設計說明1、 齒輪設計要求 要求齒輪不根切，且實際中心距的尾數(shù)取為0或5，設計該傳動并完成計算和驗算；繪制齒輪嚙合區(qū)圖（可以不繪制齒廓形狀），標出基圓、齒頂圓、節(jié)圓、嚙合角、嚙合起始點b2、b1和嚙合極限點n1、n2，并注明單齒嚙合區(qū)和雙齒嚙合區(qū)；用圖上量取的實際嚙合線段b2b1確定重合度，并與公式計算值進行比較。2、 齒輪計算 參數(shù)方案z1z2 m() ()11040620由已知：z1=1

12、0,z2=40, m=6, a =20 分度圓直徑： 標準中心距：基圓： 分度圓：d1=mz1=60 d2=mz2=240齒頂高：ha1=ha2=ha*m=6 齒根高：ha+hf=15齒頂圓：hf1=hff2=(ha*+c*)m=9 齒頂壓力角：1=2=20傳動比： 齒距p=m=6齒厚s=m/2=3 節(jié)圓直徑d=d齒槽寬e=m/2=3 頂系c=c*m=1.5齒根圓：3、 繪制嚙合圖 齒輪嚙合圖是將齒輪各部分按一定比例尺畫出齒輪嚙合關系的一種圖形。它可以直觀的的表達一對齒輪的嚙合特性和嚙合參數(shù)，并可借助圖形做必要的分析。(1) 漸開線的繪制：漸開線齒廓按漸開線的形成原理繪制，如圖以齒輪輪廓線為例，其步驟如下： 按齒輪幾何尺寸計算公式計算出各圓半徑: r1 ，r2，r1 ，r2， ra1 ，ra2，rb1 ，rb2，畫出各相應圓,因為要求是標準齒輪嚙合，故節(jié)圓與分度圓重合 連心線與分度圓(節(jié)圓)的叫點為節(jié)點p，過節(jié)點p作基圓切線，與基圓相切與n1，則即為理論嚙合線的一段，也是漸開線發(fā)生線的一段。嚙合圖如下：六 方案分析及其評價 1. 該機構(gòu)具有確定運動，并且曲柄為機構(gòu)的原動件2. 通過曲柄帶動擺動導桿機構(gòu)和滑塊機構(gòu)使刨刀往復移動，實現(xiàn)切削功能，能滿足功能要求，且滑塊行程可以根據(jù)桿長任